Načelo tesnjenja ventila

Obstaja veliko vrst ventilov, vendar je njihova osnovna funkcija enaka, in sicer povezovanje ali prekinitev pretoka medija. Zato je problem tesnjenja ventilov zelo pomemben.

Da bi ventil lahko dobro prekinil pretok medija in preprečil puščanje, je treba zagotoviti, da je tesnilo ventila nepoškodovano. Obstaja veliko razlogov za puščanje ventila, vključno z nerazumno strukturno zasnovo, okvarjenimi tesnilnimi kontaktnimi površinami, ohlapnimi pritrdilnimi deli, ohlapnim prileganjem med ohišjem ventila in pokrovom ventila itd. Vse te težave lahko povzročijo nepravilno tesnjenje ventila. To pa povzroči težave s puščanjem. Zato ...tehnologija tesnjenja ventilovje pomembna tehnologija, povezana z delovanjem in kakovostjo ventilov, ter zahteva sistematične in poglobljene raziskave.

Od izuma ventilov se je močno razvila tudi njihova tehnologija tesnjenja. Do sedaj se tehnologija tesnjenja ventilov odraža predvsem v dveh glavnih vidikih, in sicer v statičnem in dinamičnem tesnjenju.

Tako imenovano statično tesnilo se običajno nanaša na tesnjenje med dvema statičnima površinama. Metoda tesnjenja statičnega tesnila v glavnem uporablja tesnila.

Tako imenovano dinamično tesnilo se nanaša predvsem natesnjenje stebla ventila, ki preprečuje puščanje medija v ventilu med gibanjem stebla ventila. Glavna metoda tesnjenja dinamičnega tesnjenja je uporaba tesnilne puščice.

1. Statično tesnilo

Statično tesnjenje se nanaša na oblikovanje tesnila med dvema stacionarnima deloma, pri čemer se pri tej metodi tesnjenja uporabljajo predvsem tesnila. Obstaja veliko vrst podložk. Med najpogosteje uporabljene podložke spadajo ploščate podložke, podložke v obliki črke O, ovite podložke, podložke posebne oblike, valovite podložke in navite podložke. Vsako vrsto lahko nadalje razdelimo glede na uporabljene materiale.
①Ploska podložkaPloske podložke so ploščate podložke, ki so nameščene ravno med dvema fiksnima deloma. Glede na uporabljene materiale jih lahko na splošno razdelimo na plastične ploščate podložke, gumijaste ploščate podložke, kovinske ploščate podložke in kompozitne ploščate podložke. Vsak material ima svoje področje uporabe.
②O-obroč. O-obroč se nanaša na tesnilo s prečnim prerezom v obliki črke O. Ker ima prečni prerez v obliki črke O, ima določen učinek samozategovanja, zato je tesnilni učinek boljši kot pri ravnem tesnilu.
③Vključno s podložkami. Ovito tesnilo se nanaša na tesnilo, ki ovija določen material čez drug material. Takšno tesnilo ima običajno dobro elastičnost in lahko izboljša tesnilni učinek. ④Podložke posebne oblike. Podložke posebne oblike se nanašajo na tesnila nepravilnih oblik, vključno z ovalnimi podložkami, diamantnimi podložkami, zobatimi podložkami, podložkami lastovičjega repa itd. Te podložke imajo običajno samozatezni učinek in se večinoma uporabljajo v visokotlačnih in srednjetlačnih ventilih.
⑤Valovita podložka. Valovita tesnila so tesnila, ki imajo samo valovito obliko. Ta tesnila so običajno sestavljena iz kombinacije kovinskih in nekovinskih materialov. Na splošno imajo značilnosti majhne pritisne sile in dobrega tesnilnega učinka.
⑥ Ovijanje podložke. Navita tesnila se nanašajo na tesnila, ki so oblikovana tako, da se tanki kovinski in nekovinski trakovi tesno ovijejo skupaj. Ta vrsta tesnila ima dobro elastičnost in tesnilne lastnosti. Materiali za izdelavo tesnil vključujejo predvsem tri kategorije, in sicer kovinske materiale, nekovinske materiale in kompozitne materiale. Na splošno imajo kovinski materiali visoko trdnost in visoko temperaturno odpornost. Pogosto uporabljeni kovinski materiali vključujejo baker, aluminij, jeklo itd. Obstaja veliko vrst nekovinskih materialov, vključno s plastičnimi izdelki, gumijastimi izdelki, azbestnimi izdelki, izdelki iz konoplje itd. Ti nekovinski materiali se pogosto uporabljajo in jih je mogoče izbrati glede na posebne potrebe. Obstaja tudi veliko vrst kompozitnih materialov, vključno z laminati, kompozitnimi ploščami itd., ki so prav tako izbrani glede na posebne potrebe. Na splošno se najpogosteje uporabljajo valovite in spiralno navite podložke.

2. Dinamično tesnilo

Dinamično tesnilo se nanaša na tesnilo, ki preprečuje puščanje pretoka medija v ventilu med premikanjem stebla ventila. To je težava s tesnjenjem med relativnim gibanjem. Glavna metoda tesnjenja je tesnilna masa. Obstajata dve osnovni vrsti tesnilnih mas: tesnilna masa in tesnilna masa s stiskalno matico. Tesnilna masa je trenutno najpogosteje uporabljena oblika. Na splošno lahko obliko tesnilne mase razdelimo na dve vrsti: kombinirano in integrirano. Čeprav se vsaka oblika razlikuje, v osnovi vključuje vijake za stiskanje. Tesnilna matica se običajno uporablja za manjše ventile. Zaradi majhnosti te vrste je stiskalna sila omejena.
V tesnilni škatli, ker je tesnilo v neposrednem stiku s steblom ventila, mora imeti dobro tesnjenje, majhen koeficient trenja, se mora prilagajati tlaku in temperaturi medija ter biti odporno proti koroziji. Trenutno se pogosto uporabljata gumijasti O-tesnila, pletena tesnila iz politetrafluoroetilena, azbestna tesnila in polnila za brizganje plastike. Vsako polnilo ima svoje uporabne pogoje in območje ter ga je treba izbrati glede na specifične potrebe. Tesnjenje je namenjeno preprečevanju puščanja, zato se načelo tesnjenja ventila preučuje tudi z vidika preprečevanja puščanja. Obstajata dva glavna dejavnika, ki povzročata puščanje. Eden najpomembnejših dejavnikov, ki vpliva na tesnilno delovanje, je reža med tesnilnima paroma, drugi pa je tlačna razlika med obema stranema tesnilnega para. Načelo tesnjenja ventila se analizira tudi s štirih vidikov: tesnjenje tekočine, tesnjenje plina, načelo tesnjenja kanala puščanja in tesnilni par ventila.

Tesnoba

Tesnilne lastnosti tekočin so določene z viskoznostjo in površinsko napetostjo tekočine. Ko je kapilara puščajočega ventila napolnjena s plinom, lahko površinska napetost odbija tekočino ali pa jo vnaša v kapilaro. To ustvari tangencialni kot. Ko je tangencialni kot manjši od 90°, se tekočina vbrizga v kapilaro in pride do puščanja. Puščanje nastane zaradi različnih lastnosti medija. Poskusi z različnimi mediji bodo pod enakimi pogoji dali različne rezultate. Uporabite lahko vodo, zrak ali kerozin itd. Ko je tangencialni kot večji od 90°, pride tudi do puščanja. To je posledica maščobnega ali voskastega filma na kovinski površini. Ko se ti površinski filmi raztopijo, se lastnosti kovinske površine spremenijo in prvotno odbijana tekočina bo zmočila površino in puščala. Glede na zgoraj navedeno lahko v skladu s Poissonovo formulo preprečimo puščanje ali zmanjšamo količino puščanja z zmanjšanjem premera kapilare in povečanjem viskoznosti medija.

Tesnost plina

Po Poissonovi formuli je tesnost plina povezana z viskoznostjo molekul plina in plina. Puščanje je obratno sorazmerno z dolžino kapilare in viskoznostjo plina ter neposredno sorazmerno s premerom kapilare in gonilno silo. Ko je premer kapilare enak povprečni stopnji svobode molekul plina, bodo molekule plina tekle v kapilaro s prostim toplotnim gibanjem. Zato mora biti pri preizkusu tesnjenja ventila medij voda, da se doseže tesnilni učinek, zrak oziroma plin pa ne more doseči tesnilnega učinka.

Tudi če s plastično deformacijo zmanjšamo premer kapilare pod molekulami plina, še vedno ne moremo ustaviti pretoka plina. Razlog za to je, da lahko plini še vedno difundirajo skozi kovinske stene. Zato moramo biti pri plinskih testih strožji kot pri tekočih.

Načelo tesnjenja puščalnega kanala

Tesnilo ventila je sestavljeno iz dveh delov: neravnine, ki se razprostira po valoviti površini, in hrapavosti valovitosti v razdalji med vrhovi valov. Ker ima večina kovinskih materialov v naši državi nizko elastično deformacijo, moramo za dosego tesnjenja postaviti višje zahteve glede tlačne sile kovinskega materiala, kar pomeni, da mora tlačna sila materiala presegati njegovo elastičnost. Zato se pri načrtovanju ventila tesnilni par ujema z določeno razliko v trdoti. Pod vplivom tlaka se doseže določena stopnja tesnilnega učinka plastične deformacije.

Če je tesnilna površina izdelana iz kovinskih materialov, se bodo neenakomerne štrleče točke na površini pojavile prej. Na začetku lahko le majhna obremenitev povzroči plastično deformacijo teh neenakomernih štrlečih točk. Ko se kontaktna površina poveča, neenakomernost površine postane plastično-elastična. V tem primeru se v vdolbini pojavi hrapavost na obeh straneh. Ko je treba uporabiti obremenitev, ki lahko povzroči resno plastično deformacijo osnovnega materiala in povzroči tesen stik obeh površin, se lahko te preostale poti približajo vzdolž neprekinjene črte in obodne smeri.

Par tesnil ventila

Tesnilni par ventila je del sedeža ventila in zapiralnega elementa, ki se zapre, ko prideta v stik drug z drugim. Med uporabo se kovinska tesnilna površina zlahka poškoduje zaradi uhajanja medijev, korozije medijev, delcev obrabe, kavitacije in erozije. Če so delci obrabe manjši od hrapavosti površine, se bo natančnost površine izboljšala in ne poslabšala, ko se tesnilna površina obrabi. Nasprotno, natančnost površine se bo poslabšala. Zato je treba pri izbiri delcev obrabe celovito upoštevati dejavnike, kot so njihovi materiali, delovni pogoji, mazljivost in korozija na tesnilni površini.

Tako kot pri obrabnih delcih moramo pri izbiri tesnil celovito upoštevati različne dejavnike, ki vplivajo na njihovo delovanje, da preprečimo puščanje. Zato je treba izbrati materiale, ki so odporni proti koroziji, praskam in eroziji. V nasprotnem primeru bo odsotnost katere koli zahteve močno zmanjšala tesnilno učinkovitost.